7串锂电池保护板详细设计说明技术指标最大工作电流：15A过充保护电压：4.25V过充恢复电压：4.15V过放保护电压：2.8V过放电恢复电压：3V睡眠电压：2.5V均衡误差：50mV均衡电流：100mA放电保护电流：25A放电过流保护延时：10ms充电保护电流：5A充电过流保护延时：10ms短路保护电流：60A短路保护延时2ms充电/加负载唤醒充放电温度保护：留功能接口睡眠静态电流：10uA保护器内阻：<15毫欧参考尺寸：L80*W58*H27mm方案选择根据以上的指标，选择intersil公司的电池管理芯片ISL9208作为模拟前端芯片，控制器芯片使用PIC公司的PIC16F688单片机。框图如下图所示：图1、结构框图功能模块主要包括：模拟前端充放电采样电阻及开关单片机唤醒电路单片机外围接口模块说明模拟前端模拟前端芯片使用intersil公司的ISL9208，它是针对5~7串的电池管理芯片。提供完善的过流保护电路、短路保护电路、3.3V稳压器、电池均衡控制电路、电池电压转换和冲放电FET驱动功能；同时过流保护和短路保护的电流值及延时时间均可编程；控制器可以通过I2C接口设置各寄存器的值。ISL9208通过使用内部的模拟开关，为带有AD转换的微控制器提供电池电压和内外温度管理。芯片特点有：软件可编程过流阈值和保护时间。快速短路保护三种场效应管控制方式背对背的充放电MOS控制单一放电MOS控制充放电MOS单独控制集成充放电MOS驱动电路3.3V稳压输出，精度是10%I2C接口内部集成均衡MOS，最大均衡电流200mA。可编程上升沿或下降沿唤醒睡眠电流<10uA工作电压2.3V~4.3V（不适合磷酸铁锂）充放电采样电阻及开关充放电的采样电阻使用康铜丝制作。放电端采样电阻为4毫欧，使用2根1.2mm的康铜丝并联而成。充电端采样电阻为20毫欧，使用1根0.8mm的康铜丝。放电端使用1个NMOS芯片，由ISL9208放电MOS控制脚控制。芯片使用IR公司的IRF1404，特性有：D、S击穿电压40V导通电阻4毫欧最大连续工作电流162A最大脉冲电流650A充电MOS使用2个NMOS芯片，分别由ISL9208的充放电MOS控制脚控制。芯片使用IR公司的IRF7469，特性有：D、S击穿电压40V导通电阻17毫欧最大连续工作电流9A最大脉冲电流73A驱动电路如图2所示：图2R27和R28的作用消除电路中可能产生的过冲振荡；D1是为了防止电流灌入ISL9208的CFET管脚；D3的作用是保护Q23的G和S不超过20V。充电器短路保护使用自恢复保险丝完成。单片机单片机使用PIC公司的PIC16F688，这是一颗8位的高性能RISC单片机。特点有：4K字flash，265字节SRAM，256字节EEPROM。运行速度从0~20M。8级的硬件堆栈。2V~5.5V工作电压8通道10位AD转换。一路UART。在线串行编程，接口使用ICSP协议内部8M时钟发生。带看门狗低功耗设计，旁路电流小于1uA，正常工作电流小于2mA。在保护板中单片机完成的任务主要有：定时采集电池电压，并对欠压及过压做出相应反应充电状态判断均衡控制读取过流标志，并相应动作单片机的供电使用ISL9208提供的3.3V电压，出于功耗上面的考虑，在几个方面对单片机的外围电路进行了优化：单片机工作在工作和睡眠交替的方式。0.2S工作，睡眠2.4S。所有单片机的输入IO口都外接上拉或下拉电阻以降低睡眠电流。对AD的2.5V参考电压使用PMOS进行开关控制，电路如图3所示。基准源由TL431产生，VREF_CTRL是开关信号，低电平有效，VREF是TL431的电压输出。由于PIC16F688的参考电压输入脚和ICSP编程的CLK脚是共用的，为了使编程能够顺利完成，电路中串联了R58，C15是消除参考电压通道上的噪声。图3唤醒电路唤醒电路包括2个，分别是负载唤醒和充电唤醒电路。电路如图4所示：图中P-连接的是负载的负极，C-连接的是充电器的负极，B+连接的是电池的正极，WKUP是唤醒信号，下降沿有效，且低电平的时间要求大于20ms（消除工频干扰）。工作原理：在睡眠的时候充放电MOS管均衡处于关闭状态，因此P-和C-管脚均没有被电压驱动。当有电阻连到P+和P-之间的时候，Q25的B极就会产生一个上升沿脉冲，从而是WKUP出低脉冲。当有电阻连到C+和C-之间的时候，Q25的B极会产生一个高电平，从而使WKUP出低。当有电压连到C+和C-之间的时候，Q26的E极会出负的电压，从而使WKUP出低。图4、唤醒电路单片机外围接